Pultrusion meets Fraunhofer IWU - aktuelle Forschungsergebnisse

Abstract

Mit fünf Standorten, drei Wissenschaftsbereichen und einem Ziel – „Ressourceneffiziente Produktion“ – zählt das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU zu einem der größten und am vielfältigsten aufgestellten Institute im Fraunhofer-Verbund. Über alle Themengebiete hinweg spielt das Kriterium der Gewichtsreduzierung eine bedeutende Rolle. So konnte das Fraunhofer IWU in den vergangenen 25 Jahren viel Know-how im Bereich des Leichtbaus aufbauen und stetig erweitern. Im Sinne der anwendungsorientierten Forschung stehen den Mitarbeitern am Institut verschiedenste Anlagentechniken im Industriemaßstab für die Lösung von aktuellen Herausforderungen zur Verfügung. Mit der Inbetriebnahme einer Serienanlage zur Herstellung von leichten Faser Kunststoff Verbund (FKV)-Profilen im Jahr 2016 wurden die Möglichkeiten im Bereich der modernen Leichtbauforschung stark erweitert. Neben dem Fokus einer Flexibilisierung des bereits heute sehr wirtschaftlichen Pultrusionsprozesses arbeiten die Mitarbeiter des Fraunhofer IWU mit weiteren Partnern aus der Industrie und Wissenschaft an einem breiten Entwicklungsportfolio. Das in den vergangenen Jahren aufgebaute Wissen im Zusammenspiel mit den interdisziplinären Ansätzen mündete bereits in eine Vielzahl an Projekten. Eines dieser Forschungsthemen befasst sich zum Beispiel mit der Sicherheit von Leichtbau-Fortbewegungsmitteln, bei denen Aktoren/Sensoren für die Überwachung und Unterstützung in die Primärstruktur integriert werden sollen. Als Teilprojekt befasst sich das Fraunhofer IWU mit der Integration von Piezosensoren in einen Skiroller, der als Demonstrator umgesetzt werden soll. Aufgrund der Anforderungen und Randbedingungen wird für die Realisierung das spezielle Radius-Pultrusionsverfahren angewendet, mit dem es möglich ist, konstant gekrümmte Profile herzustellen. Neben einer Trainingsüberwachung für den Anwender durch den Einsatz von Sensoren konnte gleichzeitig auch ein realistischeres Skiverhalten sowie mehr Bodenfreiheit für die sommerliche Anwendung erzielt werden. Mit einem hybriden Aufbau aus Glas- und Kohlenstofffasern unterschiedlicher Faserausrichtungen war es darüber hinaus auch möglich, das Bauteilgewicht zu reduzieren. In Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. ist die Umsetzung von hybriden Profilstrukturen in einem Prozess ein weiteres Ziel. Mit diesem Projekt soll nicht nur der Energieeinsatz und Zeitaufwand reduziert werden, sondern auch gleichzeitig das Eigenschaftsprofil dieser hybriden Strukturen (Metall/Kunststoff – FKV) verbessert werden. Das potentielle Einsatzspektrum erstreckt sich von der Automobilanwendung (z. B. als Schweller) bis hin zur Bauindustrie (z. B. als verstärktes Fensterprofil). Das Pultrusionsverfahren ist dabei aufgrund seiner hohen Wirtschaftlichkeit für große Stückzahlen prädestiniert. An vielen weiteren Forschungs- und Entwicklungsthemen ist das Fraunhofer IWU beteiligt und möchte in den kommenden Jahren die Aktivitäten im Bereich der Pultrusion weiter ausbauen. Gemeinsam mit engagierten Partnern entlang der kompletten Wertschöpfungskette wurde hierfür 2017 das Netzwerk PulNet gegründet. Neben der Etablierung des Pultrusionsverfahrens zielt das Netzwerk vor allem auf die Vernetzung der beteiligten Partner sowie auf die gemeinschaftliche Weiterentwicklung des Verfahrens ab